【正文】 修復(fù)等 。 一般需在低溫下工作 ， 其特點是探測靈敏度高 ， 響應(yīng)速度快 ， 但每一種光子探測器都有一個截止波長 ， 超過此波長探測器將無響應(yīng) 。 或者說 ， 光機(jī)掃描器構(gòu)成的景物圖像依次掃過探測器 ， 探測器依次把景物各部分的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號 ， 再經(jīng)視頻處理放大器處理后輸出 ， 送到電視監(jiān)視器 。 光學(xué)掃描器包括兩個掃描透鏡組 ， 一個作垂直掃描 ， 一個作水平掃描 。 光機(jī)掃描型熱攝像機(jī)是利用精密機(jī)械裝置驅(qū)動光學(xué)掃描部件 ， 完成對目標(biāo)的掃描 ， 攝取目標(biāo)的紅外輻射而成像的 ， 所以稱為光學(xué)機(jī)械掃描成像 。 由紅外電視攝像機(jī)與紅外顯微鏡組成的紅外電視顯微鏡能對半導(dǎo)體器件實現(xiàn)無損檢測 ， 具有分辨率高 ， 結(jié)構(gòu)簡單 ， 使用方便等優(yōu)點 。 第 8章 特殊成像電視 (1)重要部門 、 保密部門 、 軍事要地的夜間監(jiān)視和夜間公安偵察 。 紅外電視的目標(biāo)距離較遠(yuǎn) ， 輻射能量弱 ，要盡可能使用大尺寸鏡頭 。 這種紅外攝像機(jī)安裝方便 ，用于近距離室內(nèi)監(jiān)視 。 1) 分離式 分離式一般是分別購買紅外照明光源和紅外敏感攝像機(jī) 。 圖 8― 1示出了夏普公司行間轉(zhuǎn)移 CCD圖像傳感器的光譜特性 。 濾光片分為膠粘合型和熔煉型兩種類型 ，兩種類型濾光片的峰值透過率分別為 80%和 40%左右 。 常用的紅外發(fā)光二極管為砷化鎵紅外二極管 。 第 8章 特殊成像電視 主動式紅外電視 主動式紅外電視由紅外照明光源 、 紅外攝像機(jī)和監(jiān)視器等部分組成 。 對于波長為 ， 其透過率約為 20%～ 30%；而對于波長為 3～ ， 透過率高達(dá) 90%。 第 8章 特殊成像電視 多晶硫化鋅是一種熱壓成型的紅外光學(xué)材料 。 許多介質(zhì)對可見光是透明的 ， 對紅外輻射卻是不透明的 。 對波長在 2～ 、 3～ 5μm和 8～ 14μm等三個波段內(nèi)的紅外線吸收極少 ， 常稱這三個波段為紅外線的 “ 大氣窗口 ” ， 它們分別位于近紅外 、 中紅外和遠(yuǎn)紅外三個波段內(nèi) 。 根據(jù)這一定律還可推斷出 ， 性能好的紅外反射體或透明體 ， 必然是性能差的紅外輻射體 。任何一個物體，只要它的溫度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。 (1)紅外線的波段：紅外線通常按其波長分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外四個波段。 (3)玻耳茲曼定律：物體輻射的紅外輻射能量密度W與其自身的熱力學(xué)溫度 T的四次方成正比 ， 并與它表面的輻射率 ε成正比 。 紅外電視的工作波長應(yīng)盡可能進(jìn)入這三個波段 。 單晶的鍺材料是一種最常用的紅外光學(xué)材料 ，可以作為紅外儀器與大氣隔離的窗口 ， 也可以用來磨制各種透鏡和棱鏡 。 在波長為 1～ 14μm的范圍內(nèi) ， 其平均透過率大于 70%。 第 8章 特殊成像電視 (6)主動和被動紅外電視：紅外電視可分為主動式紅外電視和被動式紅外電視兩大類 。 其工作原理是用紅外光源照射被攝目標(biāo) ， 由攝像機(jī)的 CCD傳感器將目標(biāo)的可見光和不可見的紅外圖像轉(zhuǎn)換為電信號輸出 ， 在監(jiān)視器上顯示可見光圖像 。 它具有體積小 ， 重量輕 ， 發(fā)射紅外光均勻 ， 電源簡單 ，效率高等特點 ， 其發(fā)射峰值波長約為 。用鹵化物燈代替鎢絲燈 ， 光譜響應(yīng)曲線范圍在 ～ 。圖中 ， 黑白 CCD圖像傳感器的光敏單元采用了浮置p―n 結(jié)的光敏二極管 。 配置時 ， 要注意紅外照明光源光譜范圍和攝像機(jī)光譜特性的一致 。 3) 一體化式 一體化式主動紅外攝像機(jī)用于室外遠(yuǎn)距離掃描監(jiān)視 。 主動式紅外電視工作在 ～ 3μm的近紅外區(qū) ， 普通可見光鏡頭在此波段內(nèi)仍有較高的透過率 ， 因此主動式紅外電視可采用普通可見光鏡頭 。 (2)膠卷生產(chǎn)的監(jiān)視 。 第 8章 特殊成像電視 (4)利用人的皮膚和皮下組織對紅外光的反射 ， 散射 、 透射特性 ， 用紅外電視對眼病 、 腫瘤和潰瘍等疾病進(jìn)行觀察和診斷 。 圖 8― 2是光機(jī)掃描型熱攝像機(jī)的方框圖 。 掃描器位于聚焦光學(xué)系統(tǒng)和探測器之間 。 在監(jiān)視器上可顯示表征目標(biāo)溫度分布的可見光圖像 ， 其明亮部分表示溫度高 ， 較暗部分表示溫度低 。 第 8章 特殊成像電視 光子探測器的主要類型有紅外光電探測器 (PE器件 )、光電導(dǎo)探測器 (PC器件 )、 光生伏特探測器 (PV器件 )和光電磁探測器 (PEM器件 )等四種 。 第 8章 特殊成像電視 光機(jī)掃描型熱攝像機(jī)有溫度分辨率高 ， 靈敏度高等優(yōu)點；缺點是需要復(fù)雜的光機(jī)掃描裝置和液態(tài)氮致冷器 ， 所以體積大 ， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 價格貴 。 第 8章 特殊成像電視 1)熱釋電攝像管 (Pyroelectric Vidicon) 熱釋電攝像管是一種熱成像攝像器件 。 有些晶體 （ 鐵電體 ） 具有自發(fā)極化特性 ， 極化程度與溫度有關(guān) 。 常用的熱釋電靶材料有單晶硫酸三甘肽 (TGS)、 氘化硫酸三甘肽 (DTGS)和重氫化氟鈹酸三甘肽 (DTGFB)等三種 。 上式表明 ， 當(dāng)輻射到單元靶上的熱輻射強度發(fā)生變化時 ， 才有信號電流輸出 。 常用的調(diào)制模式有平移調(diào)制模式和斬波調(diào)制模式 。 當(dāng)調(diào)制盤運動時 ， 就對目標(biāo)像產(chǎn)生了調(diào)制 ， 使透過調(diào)制盤的像隨時間而變化 。 觀察者從監(jiān)視器屏幕上剛能從背景 (黑體 )中分辨出某一空間頻率的測試卡圖形時 ， 測試卡與背景之間的溫差即為最小可分辨溫差 。 觀察者從監(jiān)視器屏幕上剛能從背景 (黑體 )中分辨出大目標(biāo)時 ， 目標(biāo)與背景之間的溫差即為最小可探測溫差 。 最小可分辨溫差的目標(biāo)是某一空間頻率的測試卡圖形 ， 而最小可探測溫差的目標(biāo)是較大面積的正方形或圓形 。 當(dāng)溫差增大時 ，熱釋電攝像管的空間分辨率將隨之增大 ， 但當(dāng)溫差增大到一定數(shù)值后 ， 再繼續(xù)增大溫差 ， 空間分辨率基本保持不變 。8～ 12μm波段的透鏡用鍺 、 硒化鋅 、 硫化鋅等材料制成 。 第 8章 特殊成像電視 在自動化生產(chǎn)過程中 ， 利用熱釋電電視攝像機(jī) ，可對一些重要部位和設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測 。 在醫(yī)療方面 ， 用熱釋電電視攝像機(jī)可以檢查早期乳腺癌 ， 檢查人體一些器官的病變 ， 檢查人體燒傷的度數(shù)及植皮等情況 。探測每個點的時間變?yōu)?mnτ,探測時間長到好像與“凝視”一樣。 近幾年發(fā)展起來的鋼柱連接技術(shù)已能達(dá)到很高的成品率 ，基本上解決了兩部分的互連問題 。 這種引線方式要求探測器陣列十分薄 。 第 8章 特殊成像電視 2) 肖特基勢壘紅外焦平面陣列 (SB―IRCCD) 肖特基勢壘是指金屬淀積在半導(dǎo)體表面形成的具有單向?qū)щ?、整流作用的金?― 半導(dǎo)體接觸。 在熱成像系統(tǒng)中 ， 響應(yīng)的均勻性在很大程度上決定了圖像的質(zhì)量 。 第 8章 特殊成像電視 3) SB―IR TV攝像機(jī) 圖 8― 4給出了 SB―IR TV攝像機(jī)的原理框圖 。 CCD器件輸出的視頻信號經(jīng)相關(guān)雙取樣電路預(yù)處理 ， 再經(jīng) 8位快速 A／ D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―5 SB―IRTV 攝像機(jī)視頻處理電路方框圖 CCD視頻信號相 關(guān)雙取樣A / D D / A像素時鐘信 號時序控制幀存儲器 D / A＋－同步與消 隱視頻混合電 路 第 8章 特殊成像電視 CCD驅(qū)動電路提供使 IR―CCD 攝像器件工作所需的全部時鐘脈沖 。 第 8章 特殊成像電視 凝視焦平面陣列紅外攝像機(jī)取消了掃描機(jī)構(gòu) ， 縮小了體積 ， 靈敏度提高至單元探測器時的 倍 ， 對景物輻射的響應(yīng)時間只受探測器時間常數(shù)的限制 ， 不再受光機(jī)掃描速度的影響 。 X線通過高密度物質(zhì)時 ,大部分射線被吸收；而對低密度物質(zhì) ， 則大部分射線能通過 。 Ｘ線照射某些化合物結(jié)晶體時產(chǎn)生黃綠色熒光 ，利用這些物質(zhì)制成熒光屏 ， Ｘ線穿透人體有關(guān)部位后在熒光屏上的圖像用來進(jìn)行透視診斷 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8― 6 X線源示意圖 m A毫安表X 線管高壓變壓器燈絲變壓器曝光控制V 電壓表高壓調(diào)節(jié)控制器2 2 0 V電源X 線管機(jī)頭毫安調(diào)節(jié)管窗X 線 第 8章 特殊成像電視 1) X線管 Ｘ線管又稱球管 ， 是產(chǎn)生Ｘ線的真空管 。 電子所帶能量的 %轉(zhuǎn)變成熱能 ， 能量的 %產(chǎn)生Ｘ線 ， Ｘ線從Ｘ線管窗口射出 。 2) 變壓器 Ｘ線源中有兩種變壓器：一種是供球管燈絲用的降壓變壓器；一種是供Ｘ線管兩極間高電壓的高壓變壓器 ， 高壓變壓器將市電升至 40～ 150kV。 高壓電流是通過Ｘ線管兩極間的管電流值 ， 以毫安 (mA)為單位 。 Ｘ線機(jī)曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療 、 工業(yè)和科研等方面 。 系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件是像增強器 ， 也需要用較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng) ， 攝像機(jī) 、 控制器和監(jiān)視器與通用型的攝像機(jī)控制器和監(jiān)視器工作原理一致 ， 性能稍有不同 。 第 8章 特殊成像電視 殼體由坡莫合金襯里 、 鉛保護(hù)層和金屬外殼組成 。 Ｘ線像增強管的電源固定在殼體上 ， 供給像增強管各工作電極高壓 ， 保證其正常的工作狀態(tài)和增強作用 。 輸出屏的組成如圖8― 9（ c） 所示 ， 由內(nèi)至外各層依次是鋁膜 、 熒光屏 、輸出窗 。 熒光經(jīng)透明層后射入光電陰極 ， 在光電陰極的另一面形成一幅完全與入射Ｘ線強度相對應(yīng)的電子圖像 ，是被檢測物體的密度分布圖像 。 第 8章 特殊成像電視 3) 可變輸入視野像增強管 在給定的Ｘ線和電極電壓下，輸入屏上圖像可轉(zhuǎn)換部分的直徑大小稱為像增強管的輸入視野。 圖 8― 10為可變視野像增強管示意圖 。 第 8章 特殊成像電視 4) 像增強管主要技術(shù)指標(biāo)及測量方法 (1)分辨率 :Ｘ線圖像增強管分解圖像細(xì)節(jié)的能力 。 (2)轉(zhuǎn)換系數(shù) :在一定Ｘ線劑量下的輸出屏亮度 。 由于輸入屏邊緣離開Ｘ線管的焦點遠(yuǎn) ，輸入屏表面是凸面 ， 輸入屏邊緣Ｘ線入射劑量小 ， 為了確定視野上的轉(zhuǎn)換系數(shù)變化情況 ， 應(yīng)在視野上多取幾個點進(jìn)行測量 。 用亮度計測出鉛盤圖像的中心亮度 B1， 記住測 B1的位置后取出鉛盤 。能見到的盲孔深度越淺，像增強管的對比靈敏度越高。 第 8章 特殊成像電視 2)轉(zhuǎn)像系統(tǒng) 圖 8― 11是轉(zhuǎn)像系統(tǒng)示意圖 。 第 8章 特殊成像電視 3) 直角反射器 有時需將電視攝像機(jī)和像增強器安裝成直角 ， 這時應(yīng)設(shè)計一個直角反射器 ， 如圖 8― 12所示 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―11 轉(zhuǎn)像系統(tǒng)示意圖 d2f2f1d1L1L2 第 8章 特殊成像電視 圖 8―12 直角反射器示意圖 CCD 攝像機(jī)平面反射鏡 第 8章 特殊成像電視